音障是什么,突破音障时为什么回有巨大的声响?
声音在空气中的传播速度是三百六十米每秒,飞机在进行飞行时,如果飞行的速度超过了音速,发出的声音就会叠在一起,使得空气急剧压缩,形成音爆,这个过程就是冲破音障,以后飞机就会在自己的声音之前了
会不会有激波通过机身传导而导致飞行员听到第一次音爆?
先说结果,飞机突破音障瞬间,飞行员是听不到音爆声,机身也没有音障产生的震动传播。问题看起来简单,准确的回答并不容易。
若准确的回答这个问题,先要说明声音在空气里的传播和音障是怎么回事。物体震动引起空气震动,在空气中,声音是靠空气不断地压缩、膨胀传播出去的。这种空气震动传播进我们的耳朵,我们就听到了声音。这里要说明,必须在一个时间段内,有多个声波进入我们的耳朵,我们才能听到声音。
当飞机接近音速的时候,向前方传播的声波,被飞机追上来,结果声波被层层压缩。被压缩的声波,实际上就是来不及膨胀的被压缩的多层空气。这层压缩空气对飞机形成很大的阻力,这就是音障。
当飞机突破这多层压缩空气的时候,被压缩的空气来不及膨胀,仍然不能形成声音,所以飞行员是听不到声音的,没有形成声音,当然也不会通过飞机机身传播了。飞机突破音障后,这层层被压缩的空气才得以膨胀,空气膨胀形成的负压形成音爆云,音爆声也会向四周传播出去。当然音爆声还是追不上飞机,除非飞机减速。
好了,大致的过程就是这样,如果你听明白了点个赞吧!
那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?
飞行器在空中突破音障时,会形成壮观的音爆。形成原因是激波面后方由于气压降低而引起的温度降低,水气突遇降温冷凝后形成许多微小的水珠,看上去就像云雾一般。这种云雾通常只能持续几秒钟,转瞬即逝。空中与水下同理。但水的密度比空气大了约9百倍,在水中音速行进的物体,一但因意外因素与水接触,就会产生剧烈的碰撞而发生严重的解体或变形。在音速的情况下,物体撞上水与撞上石头的效果同样。在水下能达到高速的只有超空泡鱼雷了,暂无音速。超空泡其实是一种神奇的物理现象。当物体在水中的运动速度超过 100节时,后部就会形成奇异的水蒸气泡,从而产生"超空泡"流体---机械效应。目前能产生空泡的"暴风"鱼雷雷体长度8.23米,直径533毫米,重量2600千克,战斗部装药250千克,航速200节,航程15000米,最大深度400米。200节远未达到1倍音速,但凭目前的科技已无法拦截,鱼雷的速度再快上去也无意义了,且航程与速度是负相关的,速度重要,能攻击的最远航程也很重要。
为什么会在机尾形成一个圆锥型的云?
我们有时候在看某架战机高速飞行的时候,在一瞬间机身后半段会产生一个圆锥形的云团,所以很多人都说这架战机刚刚完成超音速加速飞行过程,理由就是战机机身中后部产生了锥状云团。首先我们要明白战机为什么在突破音障的时候,机身中后部会产生圆锥形的云团?还有是不是产生了锥状云团就说战机已经突破了音障在超音速飞行?首先来解释一下什么叫音障?早期的螺旋桨飞机因为速度比较低的缘故,是不可能出现这种现象的,直到二战后喷气式战机出现后,随着速度的增加,当飞机的速度越接近音速的时候,由于飞行速度的增加,积压在飞机前部的空气会被压缩成密度很高的空气墙,使战机速度难以进一步提升,所以把这种现象称之为“音障”。意思就是难以超音速飞行的一道障碍的意思吧。但是受限于战机的推力不够大的原因,战机要想进一步的提升速度突破音障,就会受到因压缩的空气团的阻力使战机出现剧烈的震荡和速度急剧衰减现象,这样积压在机身前部的空气会逐渐形成激波,激波使得流经机翼和机身表面的气流变得非常紊乱,从而使飞机剧烈抖动,操纵十分困难使得战机可能发生坠毁或者空中解体。直到美国的X1火箭动力的飞行器在成功突破音障后,超音速飞行才从理论走向实际。在飞行器跨越音障的过程中,机身前部的空气被急速压缩,而机身中后部的气压则相对较低,所以随着速度的逐步增加,当战机机身前部和后部的空气压差达到一定的差异后,空气中的水分开始凝结,形成水蒸气在机身后部气压相对较低的位置形成我们看到的锥形云团,到飞行器的速度成功超过音速后,这个锥形云团也会随之消失,所以这个锥形云团之所以是锥形的就是因为空气在压缩过程中,形成的激波由于压力不均等的原因,所以形成的云团也就成了我们看到的锥形。而且在这个锥形云团产生的过程中,机身对空气的压缩形成的激波面上声学能量高度集中,这些能量传到人们耳朵里时,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声,这就是音爆。当然由于音爆产生在机身后部,所以驾驶战机突破音障的战机飞行员是听不到音爆的。再一个不是说战机高速飞行产生的锥形云团就代表了战机已经成功突破音障,之所以我们看到某些战机在实际速度不高的情况下也会产生锥形云团的原因是机身产生的涡流现象导致,比如战机在接近音速的时候,由于空气湿度比较大的缘故,在战机机身中后部也会产生一个类似锥形云团的云雾,这个其实我们也可以很好的理解,比如一些体型超大的轰炸机有时机身周围也会产生锥形云雾,或者是美军的舰载机在低空飞过航母的时候也有类似的锥形云雾,这些都不是战机在突破音速时所产生的音爆现象,只是空气涡流导致的水蒸气过大形成的积压云团罢了。具体怎么分辨是不是音爆云团呢?其实细看的话,音爆云团由于是由机身前部和中后部的空气压差不一致导致的,所以在战机突破音爆的瞬间,机身头部也是有一小部分压缩云团现象出现的。而空气涡流导致的压缩云团虽然也是因为空气压缩而形成的,但是一般情况下这个云团比较纯净,所以从这点还是可以分辨出来的。毕竟音爆产生的伤害是很大的,比如飞行航展期间的表演飞机的锥形云雾、舰载机超低空飞跃航母时的锥形云雾是音爆云的话,那在地面看表演的群众和航母上看风景的水兵岂不是要伤亡惨重?当然舰载机也不是没有过飞过航母时产生的音爆现象发生过,只是这个具体分辨起来不同情况不同对待罢了。
那突破光速时会有什么伴随现象?
光爆?哈哈。物体在空气中运动速度达到音速的时候会出现音爆,但是不能用音爆的原理来同向理解或推测突破光速时会出现什么现象。
音速是介质中微弱压强扰动的传播速度,其大小因媒质的性质和状态而异,比如压强、空气温度等。物体运行速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为音障。突破音障时,由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面,在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声,称为音爆。
所以说音爆是运动物体在所处介质(空气)中引起的介质压强波动达到极限的一种状态引发的现象。而物体要达到或超越光速,我想应该不会在空气中进行加速飞行吧。应该会安排在太空(准真空空间)里进行飞行。而太空几乎是真空状态,那么就不会出现介质波动现象。
如果真的达到光速,哪怕一个质子,对运动物体的撞击也是毁灭性的。另外,物体达到光速甚至超越光速,按照相对论,是无法实现的。只能是类似空间折叠达到超光速效果。